瓦伊昂水库论文参考文献

人类的工程活动，是在人地界面上进行的，如修筑公路、铁路，兴建水利枢纽、城市发展等。在这些工程活动中，不同的工程对斜坡环境的要求和作用是不同的。

7.5.1 人类工程活动的特点

人类的工程活动，某些方面的强度已超过了自然地质作用对地质环境的改造强度。越来越多的学者已经认识到对人为地质作用研究的重要性。由于我们对自然环境的特性及其发展演化规律认识不够，对人类工程活动与自然环境的相互作用可能造成的严重后果估计不足，因而出现了今天人-地关系的动态系统严重失调。人类对自然环境的破坏的加剧，原因有三：第一，人口膨胀，为了维持人类生存对物资和空间的需求，加剧了对自然资源的掠夺式开发；第二，技术革命，加剧了对自然环境改造的力度；第三，战争，在猛烈摧残人类自身的同时，也在猛烈摧残自然环境。人类工程活动由以下一些特点。

7.5.1.1 人类工程活动主要集中于地球表层

人类的工程活动，涉及地壳以下最深的是石油勘探与开采，一般深度在4 000～7 000m。而对地球结构、物质组成和地球深部环境条件的研究，目前的最大钻探深度已达17 000m左右。但这与地壳厚度乃至地球半径比较，仍然是一小部分而已。因此，人类的工程活动目前仍是在地壳表层进行，如移山填海工程、南水北调工程等等，都是对地表物质的挖掘、搬运和重新堆积。而采矿、开采地下流体、气体等工程活动，是将这些获取的地壳物质，经加工、循环使用后形成新生的废弃物，再返回地表或大气环境中。这些人类的工程活动所引发的地质作用，主要以外生地质作用为主，其结果不仅加剧了外力地质作用的进行，而且还能使地壳的局部应力场、地温场、地下水动力场和地球化学场发生剧烈变化，进而引发相应的外生地质作用。人类工程活动所引起的内生地质作用，主要表现在水库诱发地震等方面。如我国的新丰江水库，自建成运行时起，引起库区周边的小规模地震不断发生，最大震级可达5.3级。

7.5.1.2 人为地质作用具有强度大、速度快的特点

人为地质作用强度大、速度快，这一点已经被人们所认识。据有关资料，人类每年消耗的矿产资源量约为500×108t，而大洋中脊地壳增生带每年新生的岩石圈物资约为300×108t，世界河流每年搬运物资总量约165×108t，加上每年因工程活动所形成的废弃渣，人类工程活动所运移的物资总量已远远超过了自然地质作用的物资运移量。这些工程活动正以惊人的速度改变着地球的表面形态、自然景观、物资组成和分布，改变着岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的物质构成和能量转换功能，打破了长期的地质历史所建立的地质作用和生态环境的平衡状态，干扰了地质历史的发展进程和发展方向。

7.5.1.3 人为地质作用具有广泛性和多样性特点

人类的工程活动具有广泛性和多样性，由此带来人为地质作用的形式的广泛性和多样性，并且对地表环境的改变也具有广泛性和多样性特点。从广泛性角度看，当今人为活动的踪迹已经涉及到了世界的各个角落。目前的人类工程活动主要集中在城市和大型矿山、电站等工矿企业，但其排放物的影响面非常广泛，就连南极洲也检测到人类排放物的存在。至2000年，城市的覆盖面积已经达到了陆地面积的10%。从多样性角度看，人为地质作用从各个反面对地球的各圈层进行着改变：如对地表岩土的挖除和堆积改变着地应力；污水排放和污水入渗改变着岩土体的赋存条件，大气圈、水圈的污染改变着自然环境和能量交换；对生物链的破坏防碍了生态系统的协调发展和对自然环境系统的调控作用，新材料的发现和应用改变着地壳物资组成和结构等等。甚至人类的某些工程活动将会给我们赖以生存的地球带来什么样的不良后果至今我们还一无所知。

7.5.1.4 人为地质作用具有明显的正、负效应特点

人类在认识自然、利用自然、改造自然和保护自然的过程中，取得了举世瞩目的成绩，也走过了一段弯路。我们通过改造自然来增强人类抵御自然灾害的能力，扩大生活空间，改善人们的生活，同时也给自然系统的平衡造成了干扰甚至破坏。因此，人类改造自然的工程活动实际是一把双刃剑，它可能为我们带来实际利益，也可能造成对环境的极大破坏，进而招致自然的严重惩罚。例如，前苏联在20世纪50年代曾动员大批的共青团员大西北利亚开荒种地，垦殖处女地达4×104km2面积，开头几年确实收获甚丰，但随着生态环境的不断恶化，产量不断降低，并且遭受春天黑风暴的强烈袭击，大面积土地受到污染，受到了自然的无情惩罚。埃及的阿斯旺电站建成于1970年，这是集蓄水、发电、灌溉、防洪等综合效益的特大型工程；工程运行后，发电量增加了100×108kW，2.66668×102km2以上的旱地获得了灌溉，10a内，埃及的国民生产总值翻了一番，经济效益十分明显。然而，一连串未能预料到的后果也相继发生：由于富含有机质的沉积物堆积于库内，河水变清，下游三角洲的土壤肥力不断下降；失去沉积物的河水流速加大破坏桥梁数百座；河口三角洲失去沉积物，岸蚀作用增强，导致海岸后退，海水倒灌，土壤盐度上升；海洋浮游生物减少，大批沙丁鱼失去了原有的生存条件；灌溉能力的提高使干旱季节消失，导致血吸虫蔓延等等。这些负面效应是规划设计时未能预料到的。我国“大跃进”年代所做的毁林开荒、大炼钢铁的荒唐事儿，今天不正在接受大自然的无情惩罚吗！因此，我们在进行工程活动中，必须进行全面的科学的论证，做到趋利避害，才能做到最大限度的利用自然、科学的改造自然，保护自然环境，与自然和睦相处，造福人类。

7.5.2 线路工程活动与斜坡环境

7.5.2.1 线路工程对地形的要求

线路工程主要指铁路和公路，亦包括输电线路、引水渠、输油和输气地下管道等。线路工程对斜坡坡度有特殊的要求。当道路坡度太大时，线路展线将很困难，有时为了展线而不得不设计多道反复回头的弯道，形成盘山公路，这对斜坡表面的破坏强度很大，有条件延伸线路以降坡的地方宜尽量避免高密度盘山公路的设计。铁路和公路选线时，线路的纵向坡度对线路的选择关系很大。纵坡太陡，既影响行车速度，又影响行车安全。有时，为了获得一段线路较为理想的纵坡坡度而不得不在较大范围的线路段进行调坡。表7.6和表7.7为铁路和公路的纵向坡度与最小曲率半径。

表7.6 铁路线路纵向坡度与最小曲率半径表

表7.7 公路线路纵向坡度与最小曲率半径表

山区修建道路时，如果斜坡的坡度太大即道路的横坡过大，往往会形成道路的高边坡，并且增大工程的开挖量。斜坡坡度愈陡，往往岩石也非常坚硬，工程难度可想而知。因此，在山区修筑道路，斜坡坡度的选择十分重要。

7.5.2.2 线路工程对斜坡稳定性的要求

线路工程一般很长，跨越的地质单元多，地质条件复杂，山区的线路常常会遇到崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象发育的地带。

在山区修建交通线，边坡稳定性问题关系十分重大。因此，在山区选线过程中，必须注意预防边坡稳定性问题的发生，注意研究岩土体种类、性质、结构和构造，边坡高度和合理的施工方法，以保证线路工程长期安全，减少线路运营的维护费用。我国的宝成铁路是有名的病害线路。由于当时选线经验不足，工程地质工作做得不深入，因而在铁路运营期间为治理不断出现的地质灾害而不得不付出高额的维修费用，部分路段被迫大规模改线，教训十分深刻。因而在成昆线选线的时候，尽管其地质条件较宝成线复杂，我国的工程技术人员历尽艰险，高质量完成了任务，该线路许多地段成功地避开了地质灾害多发地带，如安宁河谷段成功避开了山前崩塌、滑坡和泥石流危险地带，避免了许多不必要的损失。

7.5.3 水利、水电工程活动与斜坡环境地质问题

水利水电工程所依赖的地质环境主要为斜坡。水库边岸的稳定性和水库坝区边坡的稳定性历来是工程地质人员关注的重点。

7.5.3.1 水库库岸稳定性问题

水库修建以后，由于库水位抬升，使斜坡坡脚浸水，地下水位抬升。库水的浸润、浮托作用往往是诱发斜坡失稳的主要因素。滑坡体失稳后除减少部分库容外，主要的危险在于滑落体所激起的涌浪可能翻越坝顶，这不仅给大坝造成强大的冲击力，也给下游造成重大危害，造成了国家和人民生命财产的损失。本章开头所提及的意大利瓦伊昂水库失事便是有力的例证。

库水对库岸斜坡的影响的另一表现形式为边岸再造，风浪和行船所引起的水浪不断地击打岸坡脚，促使岸坡坍塌从而改变了斜坡的外形。这种作用对土质斜坡就尤其明显。

7.5.3.2 坝区边坡稳定性问题

坝区边坡岩体的稳定性受边坡岩体的结构特征的制约。在水电工程活动中，边坡岩体因坝基开挖而卸荷。大坝建成以后，库水压力通过大坝传递到坝肩，使坝肩岩体受到水平推力作用。特别是拱坝，坝体传递来的水压力主要由坝肩岩体承担，水平推力极大。当坝肩岩体存在着不利于岩体稳定的结构面时，情况十分危险。例如法国的马尔帕塞坝，坝高66.5m，大坝于1954年建成蓄水。1959年12月2日蓄水至距坝顶2.43m时大坝失事。据事后调查，大坝失事的原因是由于左坝肩上游几条向下游倾斜的小断层与下游断层面相交成“V”字形，在强大的水压力作用下使左坝肩岩体沿上述软弱面滑动而造成溃坝事故。该坝失事造成下游378人死亡，一百多人失踪，造成了严重的损失。

7.5.4 岩土开挖工程活动与斜坡环境

岩土开挖工程活动包括基坑开挖、露天矿开挖和公路路堑开挖等。这些工程活动的共同特点是其形成的斜坡环境均是人工开挖所构成的。在开挖过程中，岩土体边坡强烈卸荷，造成边坡稳定性问题。其主要表现有三：

（1）由于边坡变形，引起相邻边坡附近的建筑物变形甚至破坏。

（2）由于边坡内应力的重分布，致使边坡失稳，对工程施工和后期的工程运行构成威胁。

（3）边坡岩体差异性卸荷回弹，对工程设计和施工造成影响。

如葛洲坝水电工程的坝基开挖过程中，由于岩体的差异性卸荷，形成基坑边坡“朝挖夕长”的现象，给工程施工带来极大的影响。

7.5.5 堆填工程与斜坡环境

堆填工程主要包括路基构造、土石坝堆筑、废矿渣和垃圾堆放等。这些堆筑工程有些经过了一定的工程处理，如碾压、灌浆支挡等，有些则完全是自然堆放。这些人工斜坡所造成的斜坡环境问题主要表现有二：

（1）斜坡的变形和破坏造成工程施工不能正常运行甚至完全失效。

（2）在水的作用下斜坡冲毁，造成大面积的环境问题。

水坝的失稳后果是十分严重，这是众所周知的。拦渣坝工程的失效，同样能造成严重的地质环境问题。矿渣或垃圾堆放场地的选择，一般是选取地势低洼地带如冲沟等，这些场地周围一般易于积水，甚至某些废渣堆放场的上游就存在集水工程设施。在水的作用下，废弃渣将形成泥石流或水石流，其影响亦十分严重。